溶接は、金属を接合して新しい物体を作成する最も効果的な方法の 1 つです。これは、板金加工の最終段階で重要なプロセスです。ただし、溶接が失敗する可能性があるため、溶接欠陥が発生する可能性があります。
板金溶接は、溶接部に欠陥が生じやすいことで有名です。こうした欠陥の一般的な原因には、溶接技術の不備や溶接パターンの不適切さなどがあります。溶接部内で欠陥が発生すると、接合部が弱くなったり、製品が故障したりします。したがって、こうした欠陥の原因を調査し、回避策を講じることが重要です。
ここでは、溶接欠陥のさまざまな種類、その原因、および回避方法について説明します。また、気づくのに時間がかかる欠陥を見つけるためのヒントもいくつか紹介します。ここでは、欠陥と不連続性の区別が簡素化されています。
溶接欠陥とは何ですか?
最も簡単に言えば、溶接欠陥とは、溶接部が意図したとおりに使用できなくなるような不完全さを指します。
これは、欠陥や不完全さによって溶接が無効になるわけではないことも示唆しています。そのような場合、溶接は不連続です。つまり、連続性が途切れているからといって、必ずしも溶接に欠陥があるというわけではありません。
不連続性の数が十分に多い場合（つまり、適用可能なコードまたは仕様で定義された制限を超える場合）、溶接は不良とみなされます。
簡単に言えば、溶接は十分に頑丈でなければならず、欠陥があると溶接の完全性が損なわれる可能性があります。ただし、溶接の美観も重要な場合があります。したがって、ほとんどの欠陥は溶接の強度を低下させるか、見苦しい外観をもたらします。
ここでは誰もが、溶接が検査に合格して受け入れられることを望んでいます。したがって、さまざまな形の欠陥を認識し、それを防ぐ方法を学ぶことが重要です。
溶接欠陥の原因は何ですか?
溶接欠陥の原因はさまざまな要因が考えられます。原因としては次のようなものが挙げられますが、これらに限定されるわけではありません。
溶接準備が不十分
準備はプロジェクトを成功させる鍵であり、溶接も例外ではありません。溶接前に材料を適切に洗浄する必要がある場合、溶接製品の汚染や多孔性など、多くの問題が発生する可能性があります。
家の改修を検討する際には、この点に留意してください。最後に錆や塗装を取り除くために掃除や研磨をしたのはいつですか? はい、これで正解です。こうすることで、他のことは気にせずに、材料がきれいで溶接の準備ができていることを確認することだけに集中できます。
オペレータエラー
溶接機が溶接欠陥を引き起こすことはめったにありません。これは、溶接プロセスまたは溶接機自体に関するさらなる知識が必要であることが原因である可能性があります。いずれにせよ、オペレーターのエラーは溶接欠陥の大きな原因であるため、オペレーターのエラーを最小限に抑えることが重要です。
汚染された溶接部
汚れ、さび、砂、塗料の破片などは、溶接部を汚染する可能性のある汚染物質です。フラックスや油などのコーティングも汚染の原因となります。最も懸念されるのは、これらの汚染物質が存在すると、最終製品に多孔性が生じたり、ひび割れが生じたりして、溶接接合部の強度が低下することです。溶接部が汚染されている可能性があると思われる場合は、必要に応じて清掃し、再溶接してください。それが不可能だとわかった場合は、最初からやり直してください。
低品質の溶接材料
低品質の溶接材料を使用することは、どんな建設作業でも危険です。低品質の電極やフラックスを使用すると、溶接欠陥が発生する可能性があります。溶接時に可能な限り最高の結果を得るには、その目的のために作られた高品質の材料を使用することが重要です。
不適切な溶接手順
溶接不良は溶接プロセスが不十分なために起こります。溶接ミスには次のようなものがあります。
- シールドガスは使用しません。
- 電極の延長が不正確である（長すぎる、または短すぎる）。
- 溶接する材料に適さないシールドガスを使用する。
- 誤った円弧の長さを使用している（小さすぎる、または大きすぎる）。
溶接ジョイントの設計不良
ジョイントは、構造上の負荷や使用目的に合わせて適切に構築されていない場合、正しく溶接されないこともあります。たとえば、厚肉フランジが、強度を高めるには半径が小さすぎる重くて滑らかなパイプに取り付けられている場合、腐食や過熱によって局所的に高い応力が生じる可能性があります。このような場合は、溶接ジョイントの設計に欠陥があり、パイプの問題のある部分を再検討する必要があります。
溶接機の設定が間違っている
溶接機の設定が間違っていると、溶接不良の原因になります。アンダーカットは、アークの長さが所定の電極延長に対して短すぎる場合に発生する欠陥の 1 つで、ベース メタルが先端で焼かれて溶け、その下に凹状のフィレットが残ります。
極端に長い電極延長部で溶接すると、金属層間の融合が不十分になり、特に金属片が溶け込み不足で適切に溶け合わなかった場合、弱い部分や多孔性が生じる可能性があります。このような場合は、溶接機の設定を調整して電極延長部を短くしたり、電極を交換したり、電流を増やしたりすると、問題が解決する場合があります。
溶接欠陥の一般的な種類
溶接欠陥にはさまざまな種類がありますが、最も一般的なものは次のとおりです。
ひび割れ
ひび割れは最も一般的で、潜在的に壊滅的な溶接欠陥の 1 つなので、まずはこれに対処しましょう。ひび割れにより溶接が弱くなり、ひび割れが急速に広がります。
溶接部分にはひび割れがないようにする必要があります。ただし、対処しなければならないひび割れには主に 3 種類あります。
- 溶接部の縦方向に伸びる割れを縦割れといいます。
- 横方向の亀裂はビードの幅を横切ります。
- クレータークラックは通常、アークが切断された後に現れ、溶接プロセスの終了を示します。溶接の終わりのへこみまたは「クレーター」によって、これらの星型が現れます。
高温割れと低温割れは、さらに 2 種類の亀裂です。高温割れは、溶融溶接部が冷えて固まるときに発生し、溶接部は 10,000 度を超える温度まで加熱されることがあります。不適切な合金充填材を使用すると、高温割れが頻繁に発生します。
溶接部が冷えると、冷間破壊が生じることがあります。接合後数日または数時間経っても、問題が発生することがあります。この欠陥は、通常、鋼の溶接中に発生し、基礎となる母材の不規則性によって生じます。
溶接部の割れの可能性を減らすために特別な対策を講じることは非常に重要です。まず、溶接中の熱入力を減らすことで、冷却速度を制御し、割れを防ぐことができます。次に、使用前に母材を加熱すると、一部の材料は割れにくくなります。最後に、適切な溶接材料を使用すると、割れの可能性が低くなり、より強くて弾力性のある溶接を実現できます。溶接工は、これらの方法を使用することで、割れが少なく、より強い溶接を実現できます。
融合の欠如
これは、溶接に使用した材料が完全に融合せず、接合部が脆弱な状態になった場合に発生します。不十分な準備、不適切な溶接設定、または汚染が、融合しない一般的な原因です。この問題は、溶接部を清掃した後、再溶接することで解決できます。
溶接で適切な融合を実現するには、いくつかの重要な要素を考慮する必要があります。溶接熱入力が高いほど、母材金属の溶融と結合が良好になります。適切な溶接技術により、良好な溶接プールが保証され、融合が向上します。さらに、冷却速度を制御できることは、融合を成功させる重要な要素です。溶接工は、これらの要素を慎重にバランスさせることで、優れた融合を備えた強力で長持ちする溶接を作成できます。
含まれるもの
介在物とは、溶接部内に閉じ込められた不純物のことです。溶接部内に汚染物質が閉じ込められると、強度が著しく低下します。
ろう付け、スティック溶接、フラックス入り溶接、サブマージアーク溶接など、多くの溶接プロセスではスラグが形成されます。スラグがビード内に閉じ込められて表面に上がるのを妨げてはなりません。そのため、溶融池の冷却プロセスを遅くすることが重要です。
ただし、MIG 溶接の場合も同様の可能性があります。小さな錆やタングステンの粒子はスラグとみなされ、溶接部を汚染する可能性があります。そのため、MIG 溶接と TIG 溶接の両方で欠陥が発生する可能性があります。
介在物のない溶接は、入念な準備の結果です。まず、介在物の可能性を減らすには、手元の作業に適した溶接方法を使用する必要があります。次に、溶接領域と母材を清潔に保ち、異物の挟み込みを防ぐことが最も重要です。最後に、介在物が存在しない滑らかできれいな溶接は、溶接中の電極の慎重な管理の結果です。溶接工は、これらの基準を順守することで、欠陥の少ない高品質の作業を行うことができます。
アンダーカット
アンダーカット欠陥は、母材に不規則な溝を形成する切り込みです。溶接部から離れた場所で母材が溶けたときに形成され、その大きさ、深さ、鋭さの度合いで識別できます。アンダーカット溶接欠陥は、溶接部と平行な直線で発生する厚さの損失です。このため、溶接接合部は疲労しやすくなります。
アンダーカットには次のような種類があります。
- インターランアンダーカット
- 連続アンダーカット
- 中間アンダーカット
溶接パラメータに細心の注意を払うことは、溶接のアンダーカットを回避するために不可欠です。電流、電圧、溶接速度を調整することで、溶接プロファイルを制御できます。アンダーカットのリスクは、電極を適切な角度に保ちながら、適切な量のフィラーメタルを堆積させることで軽減できます。アンダーカットのリスクは、移動速度を調整して溶接ビードが均一に冷却されるようにすることで軽減できます。溶接工は、これらの要素を注意深く制御することで、アンダーカットの欠陥のない高品質の溶接を作成できます。
溶接の溶け込み不良
溶接では接合部の弱さが大きな問題であり、溶接の溶け込みが悪いことが主な原因です。この問題は、溶接金属が継ぎ目を完全には溶け込まない場合に発生します。不適切な溶接設定、不適切な溶接プロセスの使用、不適切な電極の使用はすべて、この問題の一因となります。
溶接の溶け込みが悪い場合は、溶接機の設定を適切なレベルに調整することで修正できます。また、十分な深さの切断を行うには、作業に適した電極を選択する必要があります。溶接の溶け込みを改善するには、別の溶接プロセスに切り替える必要がある場合があります。溶接工は、これらの詳細に注意を払うことで、より強く、より信頼性の高い、より優れた溶け込みの溶接を保証できます。
気孔率
溶接部の多孔性は、ワームホール溶接とも呼ばれ、溶接部内に気泡が閉じ込められると発生します。これも多孔性であると言われています。多孔性の溶接ビードを半分に切ると、スポンジのように気泡が見えます。
溶接中に水素、蒸気、二酸化炭素などのガスが発生し、溶融ビードから泡立ちます。しかし、ガス泡が閉じ込められると接合部が弱くなり、作業が台無しになります。
雑草が多孔質になるのを防ぐには、特定の予防措置を講じる必要があります。溶接中にガスポケットを防ぐための最初のステップは、母材が適切に洗浄されていることを確認することです。次に、乾式電極を使用して溶接すると、湿気による多孔質の可能性がなくなります。
最後に、溶接プールの大気汚染を防ぐには、溶接プロセス全体にわたって適切なガスシールドを維持することが重要です。溶接工は、これらの手順を厳密に守れば、構造的および機械的強度の高い完璧な溶接を実現できます。
飛び散る
溶接アークからは「スパッタ」と呼ばれる小さな金属片が飛び散ります。アーク溶接機、タック溶接機、ガス溶接機のいずれを使用しても、母材はこれらの小さな粒子で汚染されます。また、MIG 溶接でも時々発生します。溶接部のこれらの欠陥は、通常、溶接ビードの全長にわたります。また、複合的な形で見つかることもあります。
溶接スパッタがノズル内に蓄積すると、スパッタが剥がれて溶接ビードが台無しになる可能性があります。スパッタの突起が特に鋭い場合は、作業者を巻き込む事故が発生する可能性があります。
溶接パラメータを調整し、高品質の溶接用品に投資し、ガスシールドを良好な状態に保つことで、スパッタを減らすことができます。
重複
溶接の重なりは、溶接金属が接合部を超えて広がったときに発生し、不完全で危険な可能性のある接続をもたらします。不適切な溶接手順、不適切な溶接機の設定、または欠陥のある接合部の設計はすべて、この問題の原因となる可能性があります。
重なりを防ぐために、溶接工は溶接接合部の設計を再考し、潜在的なホットスポットを排除する必要があります。
接合部に使用する溶接金属を少なくすることで、過度の伸びを回避できます。また、電流を増やすことで制御を改善し、重なりを回避することもできますが、これは溶接機の設定によって異なります。これらの対策により、溶接機は優れた機械的強度と接合部の完全性を備えた溶接を作成できます。
バーンスルー
溶接中に熱を加えすぎると、金属に穴が開いてしまう可能性があります。この欠陥は「溶け落ち」とも呼ばれますが、「溶け落ち」もよく使われる用語です。溶接部に穴が開くと、密閉性が失われ、溶接が役に立たなくなります。
厚さが 1/4 インチ未満の材料は、特にこの欠陥が発生しやすい傾向があります。厚い材料ではそれほど一般的ではありませんが、溶接機の設定が高すぎる場合、部品間の距離が長すぎる場合、またはトーチの動きが遅すぎる場合に発生する可能性があります。
熱影響部亀裂
母材が一定の温度まで加熱されると、その特性が変化し、脆くなったり柔らかくなったりして、熱影響部 (HAZ) に亀裂が生じます。溶接や溶接後の熱処理 (高温の鋼鉄部品を油で急冷して応力緩和亀裂を生じさせるなど) により、低合金材料でこのタイプの破損が発生する可能性があります。HAZ によって生じた亀裂は修復不可能です。溶接が不要であっても、専門家が確認する必要があります。
結論
溶接工程の欠陥は板金製造において広く見られ、溶接の構造品質と外観品質の両方を損なう可能性があります。溶接手順の誤りや不適切なパターン化が、よくある原因です。溶接不良の潜在的な原因は多数あり、不適切な溶接準備、オペレーターのミス、汚染された溶接、低品質の溶接材料、不適切な溶接方法、不適切な接合部設計、溶接機の不適切な設定などが含まれます。
不適切な溶接準備、作業者のミス、溶接部の汚染、不適切な溶接方法、不適切な接合部の設計、溶接機の誤った設定などはすべて、溶接欠陥の原因となります。最も典型的で危険な溶接欠陥の 1 つは、急速に溶接部を弱めて広げる亀裂です。最も一般的な亀裂は、高温、低温、クレーター、および縦方向の亀裂です。冷却速度を制御し、適切な溶接消耗品を使用し、非融合を回避することで、溶接部の亀裂の可能性を抑えることができます。
溶接に使用した材料が適切に融合しない場合、「融合不足」と呼ばれる現象が発生します。融合の失敗は、溶接設定の誤り、準備の不備、または汚染が原因である可能性があります。母材金属を適切に溶かして結合するには、より高い溶接熱入力が必要であり、適切な溶接プロセスにより、適切に形成された溶接プールが確保され、融合が強化されます。融合を成功させるには、冷却速度を慎重に管理する必要があります。
溶接欠陥は板金製造における大きな問題であり、溶接の構造的および美的品質を保証するには、効果的な予防と管理が必要です。介在物、汚染物質、または欠陥につながる溶接手順は、最終製品を著しく弱める可能性があります。適切な溶接プロセスの使用、不要な化学物質の捕捉の回避、および電極管理はすべて、介在物との戦いにおいて不可欠です。アンダーカット欠陥 (不均一な溝を生成するベースメタルのノッチ) のサイズ、深さ、および鋭さにより、欠陥を検出できます。溶接部内に閉じ込められたガス泡は、溶接の浸透不良を引き起こし、ワームホール溶接としてよく知られています。
溶接工は、溶接条件を調整し、乾式電極に切り替え、適切なガスシールドを装着することで、この問題を回避できます。スパッタ、つまり溶接アークから放出される金属の破片は、ガス泡で汚染されている場合は危険です。溶接工は、溶接パラメータを調整し、高品質の溶接機器を購入し、ガスシールドを良好な状態に維持することで、スパッタを減らすことができます。溶接部の金属が接合部に重なり、標準以下の危険な接続部ができます。溶接工は、接合部で使用する溶接金属を減らし、電流を増やして重なりを防ぐ必要があります。
金属が完全に焼けたり溶けたりすると、溶接部は防水性がなくなります。低合金材料は、母材の熱影響部亀裂により破損する場合があります。ミスを減らして高品質な作業を行うには、これらの問題をチェックして修正する必要があります。
ツーリングとCNCの絞り加工能力を最大化する
BE-CU 中華のへら 絞り 会社では、過度の摩耗やストレスの兆候を監視しながら、設備を最大限に活用しています。さらに、より新しい最新の設備を検討し、製造能力をサポートまたは向上できる設備に投資しています。当社のチームは機械やツールに細心の注意を払っているため、部品の品質と生産性に悪影響を与えないように定期的にメンテナンスも行っています。
BE-CUの設計とエンジニアリングサポート
BE-CUは、社内の設計およびエンジニアリングチームを活用して、部品生産の初期コンセプトからお客様を支援することができます（提供された設計に対して広範な設計サポートも提供可能です）。私たちのチームは、プロジェクトの開始から終了まで、お客様と定期的かつ透明なコミュニケーションを取りながら、望ましい最終目標に向かって作業を進め、明確な進行方向を提供します。
BE-CUの設計およびエンジニアリングサポートプロセスの一例：
- クライアントがBE-CUチームに部品図面を提供します。
- 当社のエンジニアリングチームが図面をレビューし、ベストプラクティスに基づいて調整を行います。お客様のニーズに応じて、成形または絞り部品を最も効果的に達成する方法を推奨します。
- 図面と設計は必要に応じて改訂され、完璧な形に仕上げられます。財務的な実行可能性も最優先事項として考慮されます。
- 主要な目標は、全ての部品の適合性、形状、機能性を実現することです。
- 研究開発は製造プロセスの重要なステップであり、BE-CUは概念実証や様々な検証要件のためにプロトタイピングサービスを提供しています。研究開発プロセスにおける金属成形については、当社のeBookをご覧ください。
BE-CUが提供する広範な社内サービス
この金属加工プロセスは、軸対称の高性能部品を製造します。スピン成形とも呼ばれ、材料を望ましい形状に切削するのではなく、金属ディスクまたはチューブを円錐形やその他の円形に変形させます。
へら絞りは、手動の手作業によるスピニングプロセスまたは自動CNCスピニングを使用します。BE-CUのへら絞り機能の利点には以下が含まれます：
- コスト削減
- 短いリードタイム
- 最大の設計柔軟性
- シームレスで高品質な構造
対応可能な金属には、ステンレス鋼、炭素鋼、アルミニウム、銅、インコネル、ハステロイ、チタン、ブロンズ、真鍮が含まれます。BE-CUは、センター間60インチから直径100インチまでのカスタム金属絞り部品を製造でき、材料の厚さは0.018インチから2.00インチまで対応可能です。
当社の CNC へら 絞り サービスで迅速なプロトタイプの作成について、今すぐお問い合わせください。こちらでチャットして直接見積もりを取得するか、無料のプロジェクトレビューをリクエストしてください。
